2.1. Рациональная эксплуатация печей сопротивления.

В основу рациональной эксплуатации положена возможность энергосбережения.

Мероприятия по экономии электроэнергии:

1. Увеличение производительности печи. Т.е. полезное тепло пропорционально производительности печи;

2. Уменьшение потерь(тепловых). Они не зависят от производительности. Производительность будет определяться сменностью работы. Уменьшение тепловых потерь: применение высококачественной изоляции; сокращение периодов времени, когда открыта дверь печи; переход на круглосуточную работу.

3. Использование тепла нагретых деталей

4. Автоматизация и механизация.

2.2. Индукционные тигельные печи.

Печи без сердечника, работа таких печей основана на поглощении эл.-магн. энергии, проводящей сапки размещающейся внутри цилиндрической катушки и обмотки индуктора. Индуктор в виде пустотелых трубок, охлаждающихся водой. Имеются механизмы погрузки, выгрузки, подъема крышки. Для снижения потоков рассеивания делают внешний магнитопровод, который будет замыкать на себя часть потоков рассеивания.

Первичная обмотка – индуктор. Вторичная – металл. Происходит выделение тепловой энергии проводящей сапки => рост к.п.д., позволяет получать высокие t⁰. Металл в тигеле интенсивно перемешивается благодаря эл.-динамич. взаимодействию.

Тигель

Преимущества печей:

1. Возможность полностью изолировать тигель от окружающей среды.

2. f = 500-10000 Гц, что требует преобразователей.(«-»).

«-»: Низкие значения cosφ=0,05-0,2., необходима компенсация.

На результирующую индуктивность печи влияет режим и процессы протекающие в печи(t⁰ в тигеле, размеры кусков шихты и т.п.).

Особенности эл. оборудования: печь, комплекты измерит.приборов, генераторы повышенной частоты, индукционно-защитная аппаратура, КБ.

Автоматич. поддержаниеcosφ за счет КБ, поддержание U,I на выходах источника питания, автоматическое согласование нагрузки с источником питания, автоматич. симметрирование мощной однофазной нагрузки. В установках повышенной частоты поддерживают cosφ=0,9-1. В печах пром. частотыcosφ ≈ 1-для 3-х фазной нагрузки, cosφ ≈ 0,87 при несимметрич. однофазной.

3. Основные требования к источникам питания сварочной дуги.

1.ИП должен иметь Uxx>Uз.

2.Обеспечение соответствия способа сварки и внешней характеристики источника. Внешняя характеристика должна быть круто падающей для ручной и дуговой или аргонно-дуговой сварки; полого падающая – для автоматической сварки под слоем флюса, жесткой для сварки в CО₂.

3.ИП должен обеспечивать достаточную выходную индуктивность источника переменного тока.

4.Иметь возможность регулировать Uxx или выходное сопротивление ИП.

3. Методы расчета освещения (светотехническая часть).

Задачей расчета осветительной установки является определение числа и мощности источника света или определения фактической освещенности.

Расчет освещения может производится по методу коэффициента использования, точечным методом и по методу удельной мощности.

Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета равномерного освещения горизонтальных поверхностей при отсутствии крупных затемняющих предметов. Расчет ведется в следующем порядке:

- определяется нормативная освещенность Ен для данного помещения, по конфигурации помещения выбирается тип и число светильников, выбирается наивыгоднейшее их расположение;

- находится индекс помещения – величина зависящая от длины и ширины помещения (А,В), а также высота подвеса светильников над рабочей поверхностью (Нр): - находится сочетание коэфф-ов отражения потолка, стен и расчетной поверхности; - определяется коэф-т использования светового потока для данного типа светильника; -где КПД светильника и коэфф-т использования помещения соответственно;

- определяется расчетный световой поток одной лампы: где К- коэф. запаса, S – освещенная площадь, z – отношение Еср к Ен; - выбирается мощность лампы, световой поток которой близок или совпадает с полученной расчетной величиной -10 +20 %.

Точечный метод. В отличие от метода коэффициента использования точечный метод позволяет рассчитывать освещенность не только на горизонтальной поверхности при наличии или отсутствии затенений, но и на поверхностях, различным образом расположенных в пространстве (вертикально, наклонно), когда отраженный свет не играет существенной роли. Этот метод применяется для расчета общего равномерного, общего локализованного, местного и наружного освещения. Точечный метод позволяет определить освещенность от источников света в заданной точке при условии, что расположение источников нам известно. Совокупное действие ближайших светильников дает в рассматриваемой точке суммарную освещенность.

В проектной практике при расчете точечным методом пользуются пространственными кривыми условной освещенности (изолюксами). Эти кривые составлены для стандартных светильников при световом потоке условной лампы 1000 лм в прямоугольной системе в зависимости от расчетной высоты Н_р и от расстояния d проекции светильника на горизонтальную поверхность до заданной точки.

Расчет точечным методом производится в следующем порядке:

- по кривым для выбранного типа стандартного светильника находят для каждого значения расчетной высоты Н_р и расстояния d, определенного по плану, ближайшую кривую, на которой указана условная освещенность в люксах. Если точка не попадает на кривую, то освещенность определяется интерполированием;

- условные освещенности от различных светильников для расчетной точки суммируются:  е =е₁ + е₂ + е₃ + ... + е_n ;

- находят световой поток лампы, устанавливаемой в светильнике, при заданной освещенности Е: , где  - коэффициент, учитывающий освещенность от прочих удаленных источников, принимается равным 1,1-1,2;

- по полученному потоку и напряжению выбирают мощность стандартной лампы, поток которой отличается от рассчитанного не более чем на +20 или -10%.

Метод удельной мощности. Метод применим для расчета только общего равномерного освещения при отсутствии требующих учета затенений. Метод позволяет, минуя полные светотехнические расчеты, определить мощность или число ламп по таблицам удельной мощности.

Порядок пользования таблицами при лампах накаливания и лампах типа ДРЛ следующий:

- выбираются все решения по освещению помещения (тип светильника, освещенность, коэффициент запаса, коэффициент отражения поверхностей помещения, значения расчетной высоты, площадь помещения, число светильников N);

- по соответствующей таблице для данного типа светильника и характеристик помещения находится удельная мощность р_уд с учетом коэффициента запаса;

- определяется единичная мощность лампы по формуле , где S - площадь помещения, м²;

N - число светильников; выбирается ближайшая стандартная лампа по мощности, Вт.

При люминесцентных лампах:

- выбираются все решения (см. выше) по освещению помещений, включая число рядов светильников n и спектральный тип лампы, например ЛБ;

- по соответствующей таблице находится удельная мощность р_уд, принимая одну из стандартных мощностей лампы;

- для тех же ламп одной мощности определяется необходимое число светильников в ряду делением (р_удS) на мощность Р_л одного светильника и осуществляется компоновка ряда.

Для помещения очень удлиненной формы (А 2,5В) находится условная площадь В² и по ней определяется значение р_уд, которое распространяется на всю площадь А  В.

3-1. Молниезащита ОРУ подстанций.

Состоит из 2-х уровней защиты:

1. От прямых ударов молнии (ПУМ);

2. От волн перенапряжений налегающих с ВЛ или от индуктируемых перенапряжении на токоведущих частях при ПУМ в землю или другие объекты вблизи п/ст.

Защитные молниеприёмники бывают : тросовые, стержневые, сетчатые.

От ПУМ защищается стержневыми молниеотводами .

Устанавливаются : - на трансформаторные порталы;

- прожекторные вышки;

- отдельно стоящие молниеотводы;

Сопротивление заземлителя не д.б. превышать 80 Ом.

Допускается не защищать:

1. ОРУ U=20÷35 кВ с тр-ми S 1600кВА не зависимо от Д_г;

2. ОРУ U=20÷35 кВ в районах с Д_Г 20 ;

3. п/ст Uдо 220 кВ , кот. расположены на площадках с (уд.R грунта)= 2*10³ Ом*м , Д_Г 20 ;

4. ЗРУ расположенных в районах с Д_Г 20;

При установке стержневых молниеотводов на конструкции ОРУ необходимо использовать защитное действие высоких объектов. При этом все объекты высотой H_x должны находиться в зонах зашиты

системы молниеотводов на таких высотах. При этом выбирается вариант с минимальным числом молниеотводов.

При ударе молнии в молниеотвод возможно обратное перекрытие изоляции , из-за падения U от I молнии на системе молниеотвод-заземлитель.

U_max=I_МR_и+a_mL₀h_x h_x- высота защищаемого объекта

E_bl_b I_МR_и +a_mL₀h_x a_m-крутизна импульса измерения

E_Зl_з I_МR_и E_bE_З- среднеразрядные напряжённости воздушного промежутка и промежутка земли.

L₀- удельная индуктивность конструкции на кот. установлен молниеотвод.(из лит-ры)

E_b=500кВ/м ; E_З=300кВ/м

U_50% I_МR_и+a_mL₀h_x1 U_50%- среднее разрядное U гирлянды изоляторов в кВ

E_bl_b a_mL₀h_x2

U_доп. I_МR_и U_доп.- доп.импульсное U оборудования в кВ

Типовая схема молниезащиты п/ст 35кВ и выше:

Для защиты оборудования п/ст в схеме исп. защ. аппараты F1. На некотором расстоянии от него находятся защищаемые объекты: тр-р и выкл-ль.

Участок ВЛ непосредственно у шин п/ст защищён тросом и наз. защищённым подходом с длиной Lзп. В начале з.п. у ВЛ на деревянных опорах на опору устанавливается защ. аппарат F2, т.к. 1 подтроссовая опора явл. местом с ослабленной изоляцией . Аппарат F3 устанавливается для ограничения перенапряжении при отражении волны перенапряжения выключателя Q .

U_max=U_ост U_k=U_ост+2al/300

U_доп=U_max=U_ост+2al/300 l- расстояние от защитного аппарата до защищаемого объекта

U_доп.т.=1,1(U_п.н.-0,5U_ном)

U_{доп.ап-та.}=U_ср.

3-2. Молниезащита зданий и сооружений.

Различают 3 категории зданий и сооружений по молниезащите:

1. Взрывчатые и легко воспламеняющиеся в-ва могут иметь место при нормальных техн. режимах;

2. Те же в-ва могут появляться только в результате аварии. Наружные установки типа нефтеналивных эстакад и подобные им.

3. Пожароопасные здания и сооружения, склады горючих в-в, жидкостей и газа с температурой паров выше 61 ⁰С. Жилые и общественные высотные здания.

Виды защит для категории:

1. Выполняется зашита от прямого удара молнии и вторичного воздействия. Защита от прямого удара молнии отдельно стоящими стержневым или тросовыми молниеотводами. R_U на один токоотвод не более 10 Ом. При насыщенности пром. объектов надземными и подземными коммуникациями допускается установка на зданиях и сооружениях изолированных молниеотводов. Должны быть соблюдены максимально допустимые расстояния по земле, воздуху и дереву.

2. Защита от прямых ударов молнии выполняется не изолированными вертикальными или тросовыми молниеотводами. Ru не более 10 Ом на один молниеотвод. Для защиты объектов допустимо использовать сетчатые молниеприемники с площадью ячейки не > 36 мм². Тип зоны защиты зависит от числа ударов молнии в объект.

Для высотных объектов:

Если N> 1, то тип зоны защиты А.

Металлические конструкции и оборудование должно быть подключено к заземлению. Внутри зданий между трубами и другими коммуникациями в местах их сближения на расстояние менее 10 см чирез каждые 20м ,присоединяют перемычку диаметром 5 мм или 24 ^□, место соединения не более 0,03 ом. Надземные коммуникации заземления на вводе продляются на 2 ближайшие к этому вводу опоры.

3. Защита от ударов молнии молниеотводами любой конструкции. Ru не > 20 Ом на 1 молниеотвод. Можно использовать сетчатые молниеприемники с площадью ячейки до 150 мм² (12×12).

При наличие ж/б перекрытий и стен в качестве молниеприемников и токоотводов допустимо использовать предварительно проваренную арматуру данных конструкций.

Тип зоны защиты зависит от N и от степени огнестойкости зданий. Тип зоны А: I – II огнестойкость 0,1<N<2 –,III - IV огнестойкость 0,02<N<2, при N>2. В остальных случаях зона Б.

3-3. Конструкция разрядников.

Разрядник – устройство, обеспечивающее защиту изоляции от перенапряжения и гашение дуги сопровождающего тока в течение короткого времени. Существует несколько типов разрядников: трубчатые, вентильные, длинноискровые разрядники, ОПН, У них разные способы гашения дуги. В трубчатых разрядниках дуга гаснет за счет интенсивного продольного дутья; вентильных – благодаряуменьшению тока с помощью сопротивления, которое включается последовательно с искровым промежутком.

В настоящее время при монтаже новых подстанций трубчатые разрядники и вентильные разрядники не используются т.к. они устарели физически и марально.

Нелинейные ограничители перенапряжений

Разработанные резисторы на основе окиси цинка и резисторы на основе карборунда.

Преимущества ОПН: возможность глубокого ограничения перенапряжения, в том числе междуфазных, малые габаритные размеры, позволяющие использовать их в качестве опорных изоляционных колонн, большая пропускная способность.

Ограничения коммутационных перенапряжений составляет (1,65 - 1,80)U_Ф. Уровень ограничения грозовыхперенапряжений составляет (2,2 - 2,4) ОПН комплектуются в виде параллельно соединенных колонок из дисков торцы которых металлизированы. Высокая нелинейность обуславливает прохождение при рабочем напряжении или резонансных перенапряжениях через нелинейные резисторы тока не более долей миллиампер на одну параллельную колонку. Это позволяет исключить искровой промежуток и подключить резистор ОПН непосредственно к сети. Применительно к ОПН отсутствует понятие напряжения гашения. Однако длительное воздействие резонансных перенапряжений, связанных с прохождением через ОПН больших токов, может привести к аварии. В связи с этим для ОПН установлены длительности повышенных напряжений, которые должны быть скоординированы с действием релейной защиты.

Длинно-искровыеразрядники Принцип работы разрядника основан на использовании эффекта скользящего разряда, который обеспечивает большую длину импульсного перекрытия по поверхности разрядника, и предотвращении за счет этого перехода импульсного перекрытия в силовую дугу тока промышленной частоты. Разрядный элемент РДИ, вдоль которого развивается скользящий разряд, имеет длину, в несколько раз превышающую длину защищаемого изолятора линии. Конструкция разрядника обеспечивает его более низкую импульсную электрическую прочность по сравнению с защищаемой изоляцией. Главной особенностью длинно-искрового разрядника является то, что вследствие большой длины импульсного грозового перекрытии вероятность установления дуги короткогозамыкания сводится к нулю. Существуют различные модификации РДИ, отличающиеся назначением и особенностями ВЛ,на которых они применяются. Основное преимущество РДИ: разряд развивается вдоль аппарата по воздуху, а не внутри его. Это позволяет значительно увеличить срок эксплуатации изделий и повышает их надежность. Разрядник длинно-искровой петлевого типа (РДИП) РДИП-10 предназначен для защиты воздушных линий электропередачи напряжением 6-10 кВ трехфазного переменного тока с защищёнными и неизолированными проводами от индуктированных грозовых перенапряжений и их последствий и рассчитан для работы на открытом воздухе при температуре окружающего воздуха от минус 60 °C до плюс 50 °C в течение 30-и лет. Разрядник длинно-искровой модульный (РДИМ) РДИМ обладает наилучшими вольт-секундными характеристиками, именно поэтому его целесообразно применять для защиты участков линии, подверженных прямым ударам молнии, а также для защиты подходов к подстанциям ВЛ. РДИМ состоит из двух отрезков кабеля с корделем, выполненным из резистивного материала. Отрезки кабеля сложены между собой так, что образуются три разрядных модуля.

4-1. Релейная защита силовых трансформаторов 6-10/0,4 кВ.

На понижающих тр-ах 6/10 – 0,4 в зависимости от мощности применяются 2 варианта комплектов защиты:

1. Мощность 6 МВА и выше: дифференциальная токовая продольная защита; - МТЗ; - защита нулевой последовательности; - газовая защита; - защита от перегрузок.

2. При меньшей мощности тран-ов: мгновенная токовая отсечка; - МТЗ; - защита нулевой последовательности; - газовая защита (необязательна); - защита от перегрузок.

- защита от перегрузок: I_СЗ=К_Н∙I_{НОМ Т}; коэффициент надежности 1,05. Реле устанавливается в одну фазу. Действует только на сигнал с выдержкой времени.

- токовая отсечка:

МТО защищает часть витков тр-ра со стороны источника питания и выводы. Работает без выдержки времени. Дост-ва: простота,

- дифференциальная защита: является защитой с абсолютной селективностью (зона срабатывания расположена между ТТ). Быстродействующая, обладает высокой чувствительностью. Защищает весь тр-р и выводы при всех видах КЗ. Принцип действия основан на сравнении по величине и фазе токов по концам защищаемого объекта. При внешнем КЗ вторичные токи ТТ приблизительно равны.

I_НБ1 – из-за погрешности ТТ;

I_НБ2 – из-за РПН;

I_НБ3 – из-за неточности выравнивания токов плечах;

Ток срабатывания защиты выбирается:

1). I_СЗ=К_Н∙I_НБ∑; где К_Н = 1,2 – 1,5;

2). I_СЗ=К_Н∙I_{БР НАМ}; I_{БР НАМ} – бросок тока намагничивания;

- МТЗ: защита с относительной селективностью, предназначена для защиты тр-ра от внутренних КЗ (резерв дифференциальной защиты) и от сверх токов. Имеет выдержку времени. Отстройка от тока I_РМАХ и от токов самозапуска двигателей:

гдекоэф. надежности4 коэф. запуска; коэф. возврата соответственно.

- защита нулевой последовательности: зона срабатывания защиты: обмотки 0,4кВ, выводы шины п/ст и часть длины отходящей линии.

0,25, т.к. вывод нейтрали имеет сечение в 4 раза меньше.

- газовая защита: предназначена для защиты от внутренних повреждений. Действует на сигнал: при витковых замыканиях и при пожаре в стали. Действует на отключение при КЗ на корпус и многофазных замыканиях. Может срабатывать ложно.

4-2. Защита при однофазных замыканиях на землю в сетях 6-10 кВ.

Величина тока замыкания на землю в сети 6-10 кВ( сети с незаземленной нейтралью) составляет от 6 до 20 А. Это ток в десятки раз меньше номинального тока любого измерительного ТТ. Обычные ТТ для селективных токовых зашит не используются. Для этой цели существуют спец. трансформаторы нулевой последовательности, который состоит из тороидального сердечника, на который наматывается вторичная обмотка, а первичной является кабель или кабельная вставка.

РТЗ – чувствительное реле;

В нормальном режиме работы сумма магнитных потоков = 0. При возникновении замыкания на землю суммарный магн. поток становится равным сумме нескомпенсированных потоков нулевой последовательности и защита сработает.

I_СР=10–30мА.

Большая чувствительность. т.к. малый диапазон токов при повреждениях. Для определения. поврежденной фазы используют метод трех вольтметров. Сигнализация выполняется с помощью реле, подключенного к стороне разомкнутого треугольника трансформатора напряжения.

4-3. АВР на подстанциях 6-10 кВ.

Бесперебойность эл. снабжения может быть обеспечена, если потребитель подключен к источнику питания двумя линиями или двумя тран-рами. При этом возможны два случая: - источники работают раздельно – каждый на часть нагрузки потребителя, например на отдельную секцию шин п/ст; - потребитель нормально питается от рабочего, а др. источник находится в резерве. В первом случае при нарушение эл. снабжения на части потребителей, напряжение восстанавливается действием АВР, включающим разомкнутый секционный выключатель на шинах п/ст. Питание потребителя при этом переводится на одну линию или на один тр-р. Во втором случае резервный источник питания включается только после отключения раб. источника; оборудование используется в этом случае хуже. АВР предусматривается для всех ответственных потребителей, поэтому для потребителей I категории АВР яв-ся обязательным. При наличии АВР время перерыва эл. снаб. зачастую опред-ся лишь временем включением выключателя источника резервного питания (0,3-0,8 с).

Пуск в действие АВР может осуществляться реле минимального напряжения, контролирующем напряжение на отдельных секциях шин. Схемы пускового органа миним-го напряжения м. б. выполнены на: - двух реле времени; - одном реле времени (начинает действовать только при одновременном исчезновении напряжения во всех трёх фазах); - с применением блокировки от нарушения в цепях напряжения используя реле миним. тока; - на дополнительном пусковом органе реле понижения частоты (при питании от шин с большим числом СД и АД ).

Основные требования к АВР: - должна приходить в действие в случае исчезновения напряжения на шинах потребителей по любой причине; - для уменьшения времени перерыва эл. снабжений, включения резервного ИП должно производится как можно быстрее, сразу после отключения рабочего ИП; - действия АВР д. б. однократным, чтобы исключить включение резервного ИП на неустранившееся КЗ; - АВР не должно приходить в действие до отключения выключателя рабочего ИП; - должно предусматриваться ускорение защиты резервного ИП для ускорения отключения резервного ИП. Это особенно важно, когда от резервного ИП питаются др. потребители.

4-4. Токовые зашиты. Общий принцип работы МТЗ и токовой отсечки.

По способу обеспечения селективности токовые защиты делятся на отсечки и МТЗ.

Зона действия токовой отсечки определяется крутизной кривой зависимости тока кз от длины линии:

Рекомендуется применять токовые отсечки, если зона срабатывания не менее 20 % длины линии – для первой ступени, не менее 40 % для второй ступени.

Токовые отсечки яв-ся основной защитой ЛЭП до 110 кВ. Ток срабатывания отсечки выбирают из условия ее срабатывания при КЗ на смежном участке:

Для исключения срабатывания ТОВ при замыкании в зоне действия токовой отсечки МТО должно выполнятся условие: